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电磁流量计

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浅谈流量计在供水管网分区的计量管理技术与应用

来源:作者:发表时间:2017-08-21 09:36:38

 摘 要 介绍上海市供水管网分区计量管理系统在搭建、使用、分析、辅助管理过程中的技术与应用。在借鉴国内外成功经验的基础上,2015年上海城投水务供水分公司根据自身运营管理特点,设计实施搭建了符合上海供水管网特点的计量分区系统。将分区管理融入日常作业,实现了物理分区与管理分区相对应,并建立相应的考核和激励机制,结合区域流量计相关数据的实时监控并及时分析,从而快速发现并处理管网异常,达到持续改善管网漏损现状、降低产销差的目的,给供水企业带来巨大的经济收益与社会效益的同时,激发了传统行业的新活力。

 
         国家“十三五”规划纲要明确提出实行最严格的水资源管理制度,“以水定产、以水定城,建设节水型社会”等要求。其中,在城镇节水领域,要求加强城镇节水,提高城镇生活用水效率。完善供水管网检漏制度,通过供水管网独立分区计量(DMA)和水平衡测试等方式,加强漏损控制管理,在漏损严重或缺水城市开展供水管网DMA管理示范工程。
 
         实施分区计量也是目前最有效的控制市政管网漏损方法之一,将大规模供水管网分成几个到几十个不等的区域进行分区管理并分区考核,每个区域的进水口和出水口安装流量仪,通过在线监控数据的分析,从而快速而精确地定量各个分区的泄漏水平,同时根据不断更新的水损水平,设定和调整控制水损的目标和方式,从而持续稳定地实现水损控制目标。
 
        上海市供水企业具有130多年的供水历史,日均供水量超过400万m3/d。为顺应水务行业发展趋势,立足于专业化供水服务动能定位,把握整合关键机遇,以信息化物联网为基础,创新产销差管理模式。通过建立区域化、区块化、管网社区化的分级阶层化管理架构,实现计量区域与服务管理区域相结合的分区计量体系,为有效控制管网漏损提供有力保障,提升了管网管理水平,带动了对外服务和企业业绩的提升。本文对实施过程中的几个关键要素进行了介绍。
 
1 管网分区原则
        我国城市的供水管网以环状居多,进行管网分区划分是一项精细而复杂的工作,需要对现状管网的结构和水力状况进行深入地调研和了解。如果分区划分不合理,则极易造成水质和水压方面的供水安全问题。
 
        在实施过程中,满足保障供水安全和管理上便利性的同时,需兼顾管网本身的拓扑特性,适应各区域内相应的供水模式。通过对各区域内供水面积、管线长度、水表数、高峰期日均供水量的充分调研,结合国内外相关成功经验,综合考虑了以下其他几个要素。
 
1、1 自然地理条件便利原则
        充分考虑利用供水管网范围内的天然屏障或城市建设中形成的屏障,如河道、铁路、高架、主干道等地理特征作为分界线。
1、2 适应供水管网特性
        进行二级计量区域划分时,尽量考虑现有管网的拓扑结构、供水加压能力、区域内供水规模及类型等,保持区域管网完整性,均衡地势差,合理划分区域边界,尽量将区域分界线划分在供水主管关键节点上,减少管线改造工程。
1、3 现场实施安装的便利性
        优先考虑将现场环境方便安装流量计的地段作为区域分界线;在规划过程中,分区流量计数量越少则实施费用和管理费用就越少,同时流量计本身误差对分区计量的影响也越小。
1、4 阀门的封闭与安全供水
        在分区规划的过程中,虽然可以通过适当关闭分界阀门,以形成独立的供水区域,但是在条件允许的情况下,则应尽可能采用安装流量仪表的方式来实施分区,避免因关闭阀门进行分区引起压力降低,无法确保安全供水和水质保障。上海城投水务供水分公司的供水区域总面积较大、人口众多、人口密度大、管线较长,以环状管网为主并且建设年限较长。在设计多级分区的边界划分时,应该在充分考虑供水安全、水质水龄、保障居民水压的基础上,综合行政区块等边界特征进行分区。
 
        为方便日后长期运营管理,参照上海市行政区为蓝本进行分割,达到区域管理和地方区政府间工作协调的便利,同时考虑到各区域管辖管网规模,对部分小的行政区适当合并,从而建立起11个相对封闭的一级分区,如图1所示。
一级分区各项指标数据
        兼顾上述原则,截至2017年3月供水分公司已安装228只一级边界流量仪。将整个区域划分成11个一级分区,基本做到了管线长度、水表数的均衡,并对每个一级分区再划分成了3~4个二级分区,总共形成36个二级分区。实施过程中,市中心区域根据其地理特征,利用市政道路、河道等进行划分,形成3~4个二级分区;城乡结合区域的二级分区,基本按照行政镇进行划分,同时兼顾分区边界主干道的实际情况,形成3~4个二级分区。
 
2、区域流量仪表的选型
        分区流量仪表的选型问题是这些年随着自来水公司分区计量体系的推进,表务工作面临的一个新问题。很少有专门针对校核表选型适用性的对比数据和试验。不少水司开展了校核表串联对比试验进行相应的选型。校核表的选型主要有以下几个核心问题需要提醒表务工作者注意。
2、1 稳定性好、计量精度较高的流量计
        有可靠的稳定性和较高精度的测量设备是保证分区分级计量数据准确可信、可核、公平、公正的硬件基础。
2、2 能记录多种测量数据,并能将数据无线远传
        计量仪表测得的数据应被实时获准实时传送到后台管理软件并做出分析,无线数据远传模块是把散布在广大面积内、数据众多的计量仪表所测数据汇总至管理平台最有效的通讯工具。
2、3 安装施工便捷,便于维护操作
        在中心供水区域实施分区任务重、时间紧,前期的物探准确性、测量点是否具备施工条件、断水施工是否影响正常供水服务、掘路执照和市电供电的申请难度、多部门的联动协调等都会加大施工难度,从而拖延施工进度。应当综合考虑施工难度及进度等因素,灵活选用。
2、4 售后服务有保障
        对在线设备的日常维护,定期计量标定;对损坏设备的维修是保证测量数据连续、准确可靠的重要手段之一。
虽然安装管段式电磁流量仪表的投入成本较高,施工周期相对较长,但该仪表的计量精度高且稳定性强,安装完成后数据立即被日常管理应用,省却了精度校核和二次整改等麻烦。
 
        根据上述选型原则,综合考虑计量精度、设备成本、运行成本、施工成本等因素,所有口径均选用管段式电磁流量计。其中,在DN300及以下口径选用国产品牌电池供电管道式电磁水表,其全直通结构,水损小,且无需市电供电,能达到免直管段条件下精度保障,安装施工更便捷;出厂时通过实流标定,无需现场校准,避免了因安装施工造成计量偏差;通过了上海市水表强制检定站的检定,计量准确,长期稳定可靠,便于今后统一管理;拥有高效的数据保障服务团队,确保了长期运营维护。在DN500~DN2000口径区段则选用进口品牌220V市电供电管道式电磁流量计,该流量计也是在国内普遍、长期采用的流量计产品,质量可靠、稳定;在本地区拥有生产基地,维护、零配件提供有保障;市电供电、信号采集和传送有保障;可以定制特殊规格的信号线应用于不同的现场。
 
3、分区实施后的管理与运营
        建立大规模供水管网分级分区计量结构,通过专业化、区域化、区块化、网格社区化分级管理的创新驱动,目的是要形成权责分明、监管有力、管理高效、措施有效、服务快捷的工作格局。
 
3、1 分区计量的管理与服务管理
        在实现管网分区的同时,也需要建立分级分区计量相对应的管理机制。供水分公司将计量区域与服务管理区域相统一,从体制上体现分区计量管理。区域化体现在11个一级分区相应地成立了11个供水管理所,区块化体现在每个供水管理所划分成3~4个供水管理站,共形成36个供水管理站。在保持不过多地将原有工作流程与现有工作分割的基础上,将区域内管网管理、管网养护维修、营业收费、二次供水设施管理等工作几位一体,人力、物力、财力进行对应分配,管理目标明确,分区责任到人。形成供水分区分级公司考核供水管理所,供水管理所考核供水管理站,站里设小区校对照表,层层考核的管理体制。从而有效地解决产销差区域、区块管理上的权责理不清的问题。
 
        分区计量是管网运行管理的一种较为有效的方法之一。从管理角度可以获得每个分区的计量信息,用于企业计量、压力、营销、财务和运行管理;从技术角度可以利用其计量数据来分析判断这个分区的产销差量或管网无收益水量(NRW),通过阶段性数据变化后的分析,快速研究控制和降低NRW的各种举措,包括指导漏损控制等,使得管网管理更有针对性。
 
3、2 分区计量管理与小区DMA实施
        通过区域化、区块化两级分区可以从宏观上了解各区块内的产销差情况,但无法实现对泄露更精细化的控制。在资金有限的情况下,根据供水分公司内的实际情况,将小区作为最末级的分区,安装小区考核表,监控夜间最小流量是一种经济高效的监控产销差方法。大量国内的相关案例和数据表明,小区内小口径管道是漏损的主要原因。
        供水分公司辖区内有8000多个小区,并对部分小区安装远传考核表,只有重点管理好这些DMA的夜间最小流量,才能真正高效地完成考核任务和指标。
        为充分利用好考核表具,供水分公司搭建了远传表管理平台,通过监控夜间最小流量,及时发现漏损,减少管道漏损。以政府路61弄1~13号的小区为例,内装表数为189,小区管网材质为铸铁管。在远传表管理平台上,相关工作人员发现该小区的最小夜间流量较大,为13t/h,如图2所示。
政府路 61 弄 1~13 号考核表数据
        对小区进行排查,发现其二次供水旧立管漏水,通过与居民协调水表外移,废除旧立管,最小夜间流量降为0,从而解决漏损问题。修漏前后的数据如表1所示,减少漏损水量312t/d,总分表差额降为630t,差额率为14%,仍存在表具计量误差或抄表质量等表观漏损。
政府路修漏后数据对比
        同样的方法,发现了逸仙路 1230 弄小区街坊管3 个 2 寸的漏点,并进行修复,减少漏损水量1 005 t/ d ,其考核表数据如图 3 所示,修漏前后数据对比如表 2 所示。
逸仙路 1230 弄考核表数据
逸仙路修漏后数据对比
3 3  区域计量的考核与机制因地制宜
        通过分区计量构建区域化、区块化管理的数据基础,层层考核,层层负责,明确了产销差的责权。但是,不同区域间的产销差控制难度是不同的,如何才能合理地指定考核指标,调动员工积极性,达成降低产销差的目的,充分认识影响不同区域产销差考核指标的几个因素很有必要,如下:
( 1 ) 区域内用水性质的不同,居民和非居民的比例差异;
( 2 ) 中心城区与非主城区有所不同,水厂所在地的区域考核也有所不同;
( 3 ) 馈水(总表)供应量的规模大小, DMA 小区覆盖率的比例差异;
( 4 ) 管网长度、平均管龄不同的区域,指标也会有所调整。
 
        经过两年的努力,分区计量管理已初见成效,2015年、2016 年供水分公司产销差共下降了 5 个百分点,达到预期效果。
 
4  结论
        分区的实施是一项复杂的系统工程,不仅涉及前期大量数据的调研、管网分区方案的制定、流量计的选型和实施安装,最重要的还是在于实施建设完成后的长效运营管理。 通过将计量区域与服务管理相统一,各层级责任到人,并因地制宜地建立各分区相适应的绩效管理考核指标,加大力度实施小区分区计量,才能真正带来效益。